This study have Investigated the effect of various factors related to the physical properties of vulcanizated rubber compounds. rubber type, carbon black type and carbon black loading were selected as main factors and evaluation were tested by tables of orthogonal arrays with 3 factors and 3 levels. rubber types have affected cure time, tensile strength, and $T_g$ as main factor and carbon black loading have affected viscosity, scorch time, maximum torque, hardness, 300% modulus, rebound, heat build-up, $0\;&\;60^{\circ}C$ tangent delta, PICO and CUT/CHIP loss as main factor but the effects of carbon black type have affected only bound rubber content.
A calibration curve is needed to determine the SBR and BR blend ratio of SBR/BR blend rubber compounds using pyrolysis-gas chromatography/mass chromatography (Py-GC/MS) or Py-GC. In general, a calibration curve is obtained using reference SBR/BR vulcanizates with various blend ratios. In this study, the calibration curves were obtained using reference samples made of rubber solutions and were compared to those plotted using the reference SBR/BR vulcanizates. Calibration curves using variations of 1,3-butadiene/styrene, 4-vinylcyclohexene (VCH)/styrene, 2-phenylpropene (PhP)/butadiene, PhP/VCH, 4-phenylcyclohexene (PhCH)/butadiene, and PhCH/VCH ratios with the BR content were examined for the suitability. We found that the calibration curves obtained using the mixed rubber solution references (1,3-butadiene/styrene and PhP/butadiene) could replace those constructed using the reference SBR/BR vulcanizates. The calibration curves of 1,3-butadiene/styrene and PhP/butadiene obtained using the raw references can be used for the determination of the SBR/BR blend ratios by applying some correction factors.
Tensile properties including Young's modulus and tear strength were measured for four different rubber compounds; natural rubber(NR), styrene-butadiene copolymer(SBR), ethylene-propylene diene monomer (EPDM), and brominated isobutylene-p-methyl-styrene copolymer(BIMS) as a function of temperature and degree of cure. To see the effect of over cure, a measurement was made of the tensile strength and swelling behavior of the over-cured rubber compounds. Young's modulus, E, was found to have linear dependency on the degree of cure for all rubber compounds. EPDM and BIMS showed the highest and lowest slopes, respectively. The slope of NR and SBR lay between EPDM and BIMS. Tear strength, Gc, decreased in the order of NR>BIMS>SBR>EPDM. As the cure time was extended the degree of cure of NR and SBR decreased, while that of BIMS increased. EPDM showed little change in the degree of cure.
Silica-filled rubber compounds have slower cure characteristics than carbon black-filled ones due to the adsorption of curatives on the silica surface. Fatty acid was used as a cure activator along with zinc oxide in a sulfur cure system. Poly(ethylene glycol), PEG, was used in silica-filled rubber compounds to prevent adsorption of the curatives on the silica surface. In this study, influence of the size of fatty acid and PEG on properties of silica-filled NR compounds was investigated. It was found that the size of fatty acid and PEG affected the curt: characteristics and physical properties. The cure rate becomes faster as the PEG size increases. By increasing the size of fatty acid or PEG, the delta torque of the compound decreases while the Mooney viscosity increases. The modulus of the vulcanizate decreases with increasing the molecular weight of fatty acid or PEG. The experimental results were explained by the filler dispersion and by the prevention of the curative-adsorption on the silica surface.
This paper presents a meshfree procedure using a convex generalized meshfree (GMF) approximation for the large deformation analysis of particle-reinforced rubber compounds on microscopic level. The convex GMF approximation possesses the weak-Kronecker-delta property that guarantees the continuity of displacement across the material interface in the rubber compounds. The convex approximation also ensures the positive mass in the discrete system and is less sensitive to the meshfree nodal support size and integration order effects. In this study, the convex approximation is generated in the GMF method by choosing the positive and monotonic increasing basis function. In order to impose the periodic boundary condition in the unit cell method for the microscopic analysis, a singular kernel is introduced on the periodic boundary nodes in the construction of GMF approximation. The periodic boundary condition is solved by the transformation method in both explicit and implicit analyses. To simulate the interface de-bonding phenomena in the rubber compound, the cohesive interface element method is employed in corporation with meshfree method in this study. Several numerical examples are presented to demonstrate the effectiveness of the proposed numerical procedure in the large deformation analysis.
Friction and abrasion behaviors were investigated for SBR rubber compounds reinforced by silica and carbon black. Knife-blade abrader, newly designed based on tearing energy theory, was utilized in order to evaluate the effect of frictional work on the wear rate of the rubber compounds. It was found that the power law relation between frictional work and wear rate worked, in which as the wear rate was increased as frictional work increased. The wear rate could be determined successfully using the knife-blade abrader in which a moving distance of the knife blade in the process of wearing was measured continuously, instead of intermittent measurements of weight loss by wear during experiment.
Sanghoon Song;Junhwan Jeong;Donghyuk Kim;Kiwon Hwang;Sungwook Chung;Wonho Kim
Elastomers and Composites
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v.59
no.1
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pp.8-16
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2024
As regulations on greenhouse gas emission have strengthened globally, the demand for improved fuel efficiency in automobiles continues to rise. In response, the tire industry is actively conducting research to improve fuel efficiency by enhancing tire performance. In this study, silica-filled epoxidized natural rubber (ENR)/butadiene rubber (BR) blend compounds were manufactured according to ENR types and silica contents, and their physical properties and vulcanizate structure were evaluated. ENR-50, which has a higher epoxide content than ENR-25, exhibited stronger filler-rubber interaction, resulting in superior abrasion resistance. In addition, because of its high glass transition temperature (Tg), the wet grip performance of ENR-50 improved, even though the rolling resistance increased. Increasing the amount of silica had little effect on the abrasion resistance due to the increase in filler-rubber interaction and decrease in toughness. In addition, ENR-50 exhibited better wet grip performance; however, the rolling resistance increased. The results indicated that truck bus radial (TBR) tire tread compounds can be designed by applying ENR-50 to improve wear resistance and wet grip performance. In addition, by applying ENR-25 and reducing the silica contents improve fuel efficiency.
Far-infrared vulcanization of ethylene-propylene-diene terpolymer(EPDM) compounds has been studied in comparison with hot air vulcanization. Vulcanization characteristics of EPDM compounds were measured by degree of curing and temperature of specimens in vulcanization process. As a result, degree of curing by far-infrared of EPDM compounds was shown to be higher value than that by hot air at the same vulcanization temperature. Especially, degree of curing by far-infrared on 3 mm thickness of EPDM compounds was increased by two times compared to that by hot air. While the increase of thermal conductivity of EPDM compounds highly improved degree of curing by far-infrared, that hardly improved degree of curing by hot air.
Silica-filled rubber compound needs longer mixing time compared to carbon black-filled one since it has poor dispersion or the filler. Influence of the mixing procedure on the properties of natural rubber compound filled with both silica and carbon black was studied. The discharge temperature of the master batch (MB) mixing was $150^{\circ}C$. The mixing time was longer when silica and carbon black were loaded separately than when loaded simultaneously. The mixing time was longer when silica was loaded first than when carbon black is loaded first. The compounds prepared by one MB step (conventional mixing) were compared with the compounds prepared by two MB steps (two-step mixing). Scorch times of the two-step mixing compounds were longer than those by the conventional mixing ones. Bound rubber contents of the formers were lower than those of the tatters. The two-step mixing vulcanizates had longer elongation at break, higher tensile strength, and better fatigue life.
Seo, Kwan-Ho;Hwang, Byung-Kook;Hong, Ki-Heon;Park, Hae-Youn;Jeon, Il-Ryeon
Elastomers and Composites
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v.44
no.3
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pp.299-307
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2009
The effects of reinforcing materials on durability and mechanical properties of V-rib belt were investigated. Cotton fiber and ZnO were used as a filler for CR, and cotton and aramid fiber were used for EPDM rubber compounds. These materials were prepared as a specimen and V-rib belt for heat resistant and mechanical test. High contents of ZnO give improved wear resistance, and higher contents of cotton fiber showed higher durability in high rotation speed but lower wear resistance for CR rubber compounds. Using the aramid and cotton fiber together in EPDM rubber compounds, thermal and wear resistance were improved simultaneously. The material containing EPDM matrix showed better durability and wear resistance than those of containing CR matrix comparing in the same cotton fiber contents.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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